自然资源−社会经济−生态系统耦合视角下的生态保护修复转型思考

自然资源、社会经济和生态系统相互作用、相互影响,构成了动态演变的耦合系统。本文明晰了自然资源−社会经济−生态系统耦合视角下生态保护修复的认知内涵,梳理了人地关系、社会−生态系统发展框架等耦合方法理论,分析了当前国土空间生态保护修复工作中存在的不足,主要体现在要素关联的系统性不足、空间尺度统筹的联动性不足、与社会可持续发展目标的协同性不足等。针对这些不足,提出了耦合视角下生态保护修复转型的路径和策略,包括强化系统目标进行模式与格局优化、跨层级联动统筹、高质量协同匹配等,以期为新时期生态保护修复与生态文明建设提供科学依据。

自然资源−社会经济−生态环境的关联演化认知

探讨了人与自然生命共同体理念下,自然资源、社会经济与生态环境三者之间的复杂关联及其演化机制。通过解析社会−生态系统的内涵,构建了涵盖自然资源、社会经济与生态环境复合体,旨在揭示三者间的相互作用与影响。进一步分析了从原始文明、农业文明、工业文明、生态文明的历史演进过程中,自然资源、社会经济与生态环境要素的演化路径,通过对历史阶段的深入分析,阐述了从工业文明到生态文明转型时期的启示,为人与自然和谐共生理念下研究三者耦合协调发展提供新的视角。

基于自然的解决方式(NbS)引航上海土地综合整治新实践

主持人:如何以全域土地综合整治为契机,实现国土空间的绿色复苏和高质量发展?罗主任:从土地整理到土地综合整治,再到现在的全城土地综合整治,土地整治作为一项工具一直随着国家战略及国土空间规划要求变化而不断演进。新时期的全域土地综合整治应该紧跟生态文明建设的步伐,秉持山水林田湖草沙生命共同体的世界观、价值观,从整体、系统的维度,利用基于自然解决方案(NbS)的工具包,采取“中西医结合”的方式提升国土空间治理能力。

面向国家需求的土地整治工程专业建设支撑体系构建

国土空间综合整治对土地整治人才培养提出了新的要求,2017年教育部新增土地整治工程本科专业,当前专业建设的重点转为建立完备的土地整治工程专业支撑体系。为此,本研究面向国家需求,以培养专业化人才为目标,围绕课程体系、教材教法、实践教学、实习平台和师资队伍构建了“五位一体”的土地整治专业建设支撑体系,并提出通过建设质量工程、开展教改项目、组织专业研讨、撰写教改论文、参与科研项目等作为建设土地整治专业的支撑要素,明确未来土地整治工程专业重点建设内容,旨在为推动土地整治工程专业提供支撑。

资源型城市城镇化进程及其土地利用生态风险研究

资源型城市城镇化及其土地利用生态风险是影响资源型城市转型发展的重要因素。本文以全国126个地级市资源型城市为研究对象,采用人口比重法、综合评价法和耦合模型研究资源型城市城镇化发展水平、城镇化过程中的土地利用生态风险及之间的关系。结果表明:资源型城市城镇化发展迅速,1978年以来东北地区城镇化水平始终保持领先水平,东部地区资源型城市城镇化增长幅度最大,地区间城镇化水平发展不平衡。1980~2015年间,87.3%的地级市资源型城市土地利用生态风险指数呈下降趋势,12.7%呈上升趋势。资源型城市城镇化与土地利用生态风险的相互作用关系在时序上表现为二者相互作用增强;空间上,东北地区二者相互作用关系无明显变化,东部地区、中部地区、西部地区二者相互作用关系明显增强,资源型城市发展可持续性减弱。

基于自然的解决方案 聚焦黑土地保护性利用

习近平总书记2020年7月在吉林省考察时提出“要认真总结和推广‘梨树模式’,采取有效措施切实把黑土地这个‘耕地中的大熊猫’保护好、利用好”。东北黑土地主要分布在辽河平原、松嫩平原和三江平原,是世界三大黑土带之一,这里黑土地含碳量高、土壤质地疏松、适耕性好,是我国粮食安全的“压舱石”。

资源型城市土地利用转型及其对生境质量的影响——以乌海市为例

资源型城市前期发展导致了生境丧失或退化,实现高质量转型需要深入理解城市转型与生态环境质量之间的关系,土地利用转型特征及其对生境质量的影响规律研究为此提供依据与支撑。以资源型城市——乌海市为研究区,通过地学信息图谱和InVEST模型探究2005—2018年乌海市土地利用转型特征、生境质量时空变化及土地利用转型对生境质量的影响。结果表明:(1)2005—2018年乌海市土地利用变化趋势发生改变,土地利用转型明显,土地利用变化图谱单元数量逐渐增加78.14%,分布范围逐渐广泛。主要表现为草地与建设用地、采矿用地之间的相互转化,第一阶段(2005—2015年)草地大面积减少,建设用地和采矿用地大面积增加,第二阶段(2015—2018年)趋势相反。(2)乌海市生境质量变化呈现先强退化后弱提升趋势。2005—2015年乌海市18.75%的区域生境质量退化,提升面积较小;2015—2018年生境质量提升面积略大于退化面积。(3)2005—2015年草地向采矿用地、建设用地转化是区域生境质量降低的主要原因,2015—2018年区域生境质量提升的主导因素是采矿用地和建设用地向草地转化。研究结果揭示了资源型城市土地利用转型过程中生境质量的响应规律,可为资源型城市土地利用转型决策提供参考。

黄河流域资源型城市土地利用转型及其对生态系统服务价值的影响

分析快速城镇化背景下黄河流域资源型城市土地利用转型趋势,探讨该区域土地利用转型对生态系统服务价值的影响,为资源型城市实现绿色转型发展提供科学依据。运用ArcGIS空间分析方法探索研究区土地利用结构与时空转型格局,构建黄河流域资源型城市生态系统服务价值评估方法,分析不同类型和不同区域资源型城市生态系统服务价值变化情况,并进一步探究不同土地利用转型类型对生态系统服务价值的影响程度。研究结果表明:(1)20年来,伴随着快速的城镇化过程,黄河流域资源型城市发生了明显的土地利用转型,草地、耕地和林地相互转换规模较大,建设用地不断扩张,耕地则持续减少;(2)2020年,研究区生态系统服务价值总量为1.222万亿元,呈增长趋势,且形成“中部高—东西低”的空间格局;(3)各资源型城市生态系统服务价值量表现出北高南低、中高东低的空间格局,成熟型和再生型资源型城市以及中游地区资源型城市的单位面积生态系统服务价值较大;(4)草地、耕地和林地之间的相互转换是导致生态系统服务价值变化的主要转型类型。为提升黄河流域资源型城市生态系统服务价值,有效发挥生态系统功能,构建区域生态安全体系,首先,应严格落实国土空间用途管制制度,保持林地、草地和耕地的稳定性;其次,从严控制建设用地扩张趋势,减缓因建设占用耕地或生态用地导致生态系统服务价值损失;再次,稳步提高对未利用地的生态化利用效率;最后,积极探索提升资源型城市生态系统服务价值的差异化管理方案。

基于双碳目标的黄河流域资源型城市国土空间利用效率时空特征及影响因素

研究目的:构建双碳目标下资源型城市国土空间利用效率评价体系,并以黄河流域为例分析资源型城市国土空间利用效率时空特征及影响因素。研究方法:超效率SBM模型,非参数核密度估计,Tobit模型。研究结果:(1)研究区国土空间利用综合效率表现出平缓增长趋势,不同空间类型表现为城镇空间>农业空间>生态空间,不同区域表现为下游地区>中游地区>上游地区,不同城市类型表现为成长型城市>衰退型城市>再生型城市>成熟型城市。(2)综合效率等级较高的城市多集中于中游和下游地区,中游地区城镇空间和生态空间利用效率较高,下游地区农业空间利用效率相对较高。(3)自然地理因素和经济社会因素共同影响资源型城市国土空间利用效率。研究结论:应科学统筹矿产资源开发与绿色低碳发展之间的关系,严格落实国土空间用途管制制度,因地制宜开展资源型城市国土空间治理,并充分考虑资源型城市发展阶段,系统谋划转型发展道路。

基于自然的解决方案在北方防沙带生态屏障建设中的应用

基于自然的解决方案(NbS)通过自然资源高效利用和适应性生态系统管理应对多样化挑战,是国际上普遍认可的生态恢复前沿理念,我国的国家生态屏障建设从本质上是中国特色的NbS,具有系统性、综合性和多尺度特征。NbS的对象、主体、目标以及方案等方面与生态屏障的建设思路上高度契合,相关准则能够为生态屏障建设提供全面的理论思路和实践框架。以北方防沙带生态屏障带为例,从北方防沙带的生态问题入手,深入剖析了NbS与探讨了北方防沙带生态屏障之间的耦合关系,从“格局⁃过程⁃尺度”机理、“服务⁃价值⁃福祉”路径和“保护⁃修复⁃管理”体系角度对NbS实施准则和北方防沙带生态屏障进行了阐述;并结合基于自然解决方案的北方防沙带案例分析,总结了NbS在北方防沙带生态屏障建设中的未来发展趋势和面临的挑战。

基于自然解决方案的矿山生态修复研究进展

当前生态文明建设、碳中和目标已成为国家战略,要求矿山生态修复向着绿色、协调、可持续的方向发展,将基于自然的解决方案(Nature-based Solution,NbS)理念与方法融入矿山生态修复具有重要指导意义。但目前基于自然的矿山生态修复的理论方法与实现路径比较缺乏。为此,系统梳理了NbS在矿山生态修复中的理念内涵及相关概念,总结了NbS在“地貌重塑-土壤重构-植被重建-景观重现-生物多样性重组与保护”等矿山生态修复各环节的潜在应用,对标了NbS与碳中和时代矿山生态修复的挑战与原则,分析了基于NbS的矿山土地生态系统服务功能,提出了中国潜在NbS矿山生态修复实现路径。研究结果发现,对于碳中和愿景下NbS在矿山生态修复中的科学内涵,自然修复、近自然修复、仿自然修复、自然修复为主,人工修复为辅等修复理念属于当前矿山NbS。且NbS、碳中和、矿山生态修复具有重要耦合关系,NbS准则与碳中和愿景下矿山生态修复的原则适用相通,融入NbS的矿山生态修复可助力实现碳中和。另外,NbS是针对矿山生态修复核心问题的有效解决方案,运用NbS进行矿山生态修复是对以往修复理念及方法技术的优化,NbS有效优化了矿山生态修复中地貌重塑与土壤重构方法,在土壤抗水蚀、可持续稳定性、视觉效果上优于传统方法且更接近原地貌,自然与人工相结合的植被重建方式可促进矿区生态演替,提升景观稳定性的同时有利于开展生物多样性管理,达到提升矿山生态系统服务功能及实现矿山生态可持续发展的目的。在未来研究中,应进一步结合矿山复杂的生态环境,积极探索矿山生态修复NbS实施途径,同时加强NbS成本效益核算模型的开发,以期在可持续发展中实现“社会-经济-生态”稳步提升的综合效益。

基于自然的山水林田湖草沙一体化保护和修复技术路径探索

研究目的:探索将基于自然的解决方案(NbS)融入山水林田湖草沙一体化保护和修复工程实施全过程的理论框架、技术路径,对其全过程技术体系和适应性管理进行研究,为科学推进工程实施提供理论基础和技术参考。研究方法:文献梳理、对比分析和归纳总结。研究结果:(1)山水工程实施的全过程应围绕NbS准则和指标要求,在调查评价、规划设计、工程实施和管理维护全过程融入NbS理念,以有效指导工程实施;(2)将NbS作为山水工程的理论指引,应针对特定生态问题和修复对象,识别关键修复要素并选择对应工程技术;(3)串联关键生态系统要素、贯通区域(流域)—保护修复单元—场地三个尺度是将NbS融入山水工程,推动全要素、多尺度、多层级治理的实现路径。研究结论:将NbS准则融入山水工程调查评价、规划设计、工程实施和管理维护全过程,是保证山水工程实施成效的关键,需尽快完善相关理论和实践研究、形成具体标准和范式,推动生态系统整体保护、系统修复和综合治理。

人工如何支持引导生态系统自然修复

研究目的:基于《全国重要生态系统保护和修复重大工程总体规划(2021-2035年)》,研究人工如何支持引导生态系统自然修复,为美丽国土建设提供理论依据和指导。研究方法:文献资料综合分析法、系统回顾法、实证分析法、类比分析法和趋势外推法等。研究结果:(1)以基于自然的解决方案的国际语境分析为基础,科学诠释中国新时期人工支持引导生态系统自然修复的内涵与外延;(2)以生态系统生物多样性与稳定性关系分析与科学论证为基础,在地貌重塑、土壤重构、植被重建、景观重现等各阶段均植入生物多样性的理念,能有效提升人工支持引导自然修复的生态系统的可持续性;(3)从生态系统保护修复的角度,提出了根据现状调查、生态问题识别与诊断结果、生态保护修复目标及标准等,确定"保护保育、自然恢复、辅助再生、生态重建"等为主的生态保护修复单元类型,以及可选取的生态保护修复技术模式;(4)从国情与国土空间地理格局、生活与土地利用方式、生物多样性与稳定性角度,提出了通过土地整治和生物措施提高自然修复速率与效果的人工支持引导路径和关键方法。研究结论:人工支持引导可以提高生态系统自然修复的速率和效果,增加生态系统稳定性和生物多样性水平。因此,在全国重要生态系统保护和修复重大工程中应考虑人工支持引导措施并验证其作用。

基于改进CA-Markov模型的滹沱河流域山区段土地利用变化模拟及预测

以滹沱河流域山区段为研究区域,基于2000、2005、2010年Landsat ETM影像和2015年Landsat OLI影像数据,获取土地利用类型空间分布数据,应用Logistic方法改进的CA-Markov模型对2020、2025年研究区的土地利用格局进行预测和模拟。结果表明:1)2000-2015年,整个研究区以草地为主,而且面积占比呈现不断下降趋势,由41.31%下降至41.07%;建设用地面积增加最快且增速呈现先上升后下降的趋势,土地利用动态度由1.33%增至1.84%后又降至1.64%;耕地和林地面积减少;而未利用地和水域基本保持稳定的趋势;2)2020、2025年耕地面积较2010-2015年有持续增加趋势,土地利用动态度由0.01%上升到0.05%,建设用地面积持续增加但速率下降,林地、草地面积继续减少,林地存在一定程度的退化现象,水域和未利用地面积会出现小幅上升趋势。林业部门应加强对林地资源的管理和保护,政府应加大对废弃工矿用地及村庄的整理复垦力度,补充耕地和林、草地数量,统筹推进山水田林湖草的综合治理,实现区域的可持续发展。

国土整治生态修复中的农业景观生物多样性保护策略

随着生态文明建设成为国家发展战略,国土整治修复需要更多生态科学和技术的支撑。农业景观生物多样性是重要的自然资源,为人类可持续发展提供了重要的生态系统服务,并提供了应对气候变化等风险的途径。本文分析了我国农业景观生物多样性保护及其对国土整治生态修复的重要性,国土整治生态修复中农业景观生物多样性保护面临的挑战,并总结了欧盟在农业景观生物多样性保护方面的经验和方法。最后,文章提出了将农业景观生物多样性保护整合到国土整治生态修复的四项策略,包括生态空间的“生态修复和管护生态补偿民生改善”策略、农业空间的“生态基础设施生态系统服务提升绿色发展”策略、城乡生活空间的“多功能景观绿色宜居空间营造”策略、国土全域“生物多样性保护网络”策略,为生态文明背景下的国土整治生态修复提供参考。

碳中和背景下煤矿区土地生态系统碳源/汇研究进展及其减排对策

我国是煤炭生产大国和消费大国,梳理和总结国内外有关煤矿区土地生态系统碳源/汇研究,对于我国碳达峰和碳中和目标的实现具有重要意义。本文综述了矿区碳源/汇构成、损毁土地生态系统碳排放、复垦土地生态系统碳固存及矿区减排增汇途径。研究结果表明:矿区碳源包括植被破坏、土壤质地变化产生的碳损失和开采中化石能源使用产生的碳排放,碳汇主要来源于已复垦排土场;矿产资源开发由点—线—面—网逐渐向外扩展,碳排放量大小受经济发展水平、采矿强度、开采规模、开采方式、技术水平等影响;矿区碳固存一般经历4个阶段即原地貌未扰动阶段、开采扰动阶段、采矿后复垦阶段和平衡阶段,碳固存大小受植被类型、复垦措施、土壤理化性质、坡度等影响;矿区通过节约集约利用土地和及时有效的复垦,实现"低排放、高碳汇、高效益"的发展状态。针对煤矿区土地生态系统碳源/汇研究现状,提出未来矿区土地生态系统碳源/汇的研究重点,以期为我国减排增汇研究提供科学依据。

露天煤矿区低碳土地利用途径研究

在我国生态文明建设战略背景下,遵循"山水林田湖草"这一生命共同体理念,探寻适合矿区的低碳土地利用方式显得尤为重要。露天矿开采产生了大量扰动剧烈的损毁土地,破坏地表原有植被造成碳储量部分丧失或全部丧失。本文结合国内外有关低碳土地利用的研究背景与实践,从矿区低碳土地利用的原则、目标、途径三方面,寻求矿区"减排增汇"的方法,并在现有"5R"原则上依据矿区特殊性进行优化。通过地貌重塑、土壤重构、植被重建等土地复垦工程的实施,将矿区生态系统内"碳源"型用地逐渐向"碳汇"型用地转变。从土地利用空间布局、方式进行重新规划与重组,使结构合理、功能高效、时空安排有序。在煤炭开采、土地复垦工程实施过程中,通过采取相关措施减少能源消耗、降低碳排放强度、提高土地复垦率、提升矿区碳汇功能。

中国资源型城市城镇化发展差异的解释——基于Shapley值分解方法

研究目的:分析经济、社会、产业、空间、公共服务和生态环境6个方面的影响因素对资源型城市城镇化发展水平差异的贡献度。研究方法:固定效应模型、Shapley值分解法。研究结果:(1)第三产业增加值占GDP比重是形成各资源型城市城镇化差异的主要原因,其平均贡献率为97.79%,其次资源型城市城镇化水平差异化还受到财政支出占GDP比重的影响,平均贡献率为13.71%,人口密度、第三产业就业和人均拥有道路面积也是资源型城市城镇化水平差异化的原因,但贡献率较小,分别为0.51%、0.24%和0.03%;(2)工业二氧化硫排放量、人均GDP和第二产业增加值占GDP比重对资源型城市城镇化发展水平差异化的贡献率为负,是缩小资源型城市城镇化水平发展差异的因素。研究结论:随着经济增速的放缓及工业结构的调整,各影响因素对资源型城市城镇化的发展贡献度不同,即形成资源型城市城镇化水平差异化的主导因素具有动态性。

中国土地整理工程发展回顾与展望--基于《农业工程学报》“土地整理工程”专栏2002-2020年刊载文献的计量学分析

土地整理工程是保障国家粮食安全与生态安全的重要手段。为了促进土地整理工程学术交流与科技创新,《农业工程学报》自2002年开始开设“土地整理工程”专栏,随着土地整理工程研究领域和内涵的不断拓展,2020年5月第9期开始,“土地整理工程”专栏更名为“土地保障与生态安全”。该文基于文献计量方法对《农业工程学报》“土地整理工程”专栏2002-2020年期间刊发的论文进行统计分析,并对不同研究方向的研究进展进行总结,提出未来土地资源保障与国土生态安全领域的研究重点,以期为中国的粮食安全与生态安全战略提供支撑。研究发现:土地整理工程主要研究方向包括土地利用、土地评价、农地整理、耕地质量与安全、3S和土地信息技术、工矿废弃地复垦、农村居民点整理、土地生态、土地修复、基本农田建设与保护、节约用地、乡村空间格局与发展、耕地开发、市地整理等方向;土地评价、农地整理和耕地质量与安全是学者们比较关注的热点,发文量分别占比10.52%、10.16%和8.51%;围绕土地评价、农地整理、耕地质量与安全、3S和土地信息技术和工矿废弃地复垦等方向,“土地整理工程专栏”形成了10个在全国处于领先研究地位的作者合作网络组团,以及5个关键词聚类;“土地整理工程专栏”刊发论文覆盖了土地整理工程的各个方向,近年来学者们更加关注生态化土地整治,基于景观生态学等理论来构建土地利用安全格局、分析土地整治的生态效应,同时关注土地整治单项工程的生态化设计与修复技术、农村居民点的格局演变与布局优化等内容。未来土地资源保障与国土生态安全研究将更注重“系统化、生态化、信息化和智能化”,研究区域生态系统保护修复的理论、方法和机理,实现“山-水-林-田-湖-草”的“整体保护、统一修复、综合治理”;借助基础信息大数据,开展自然资源一张图智能化管理研究,构建国土生态安全格局。

重建植被视角下露天煤矿区土地复垦演替过程及管控模式研究

重建植被在能量交换与生态循环中发挥着重要作用,其动态变化可表征煤矿区生态系统受扰动和修复的广泛细节。从植被的不同扰动状态(未扰动状态、采煤扰动状态、复垦恢复状态和修复后状态)出发,分析了煤矿区重建植被演替的6种情景:高效恢复至成熟型、低效恢复至成熟型、高效恢复而后退化型、高效恢复发展型、低效恢复发展型与无效恢复型。通过模拟重建植被发展的阶段性特征,将煤矿区土地复垦全生命周期划分为:未复垦期、土地复垦发展期(复垦初期、快速发展期和稳定发展期)和成熟期。再对不同恢复阶段的重建植被分别设置判断标准,提出煤矿区土地复垦关键保护区域的识别思路,据此确立煤矿区土地复垦管控的4种修正模式:生态保育、生态管护、生态修复、生态重建。并以黄土高原山西平朔大型露天煤矿区为研究区开展应用分析,在学习掌握重建植被发展规律基础上,通过判断土地复垦模式与矿区生态系统演变机理的适应性水平,具体落实平朔露天煤矿复垦排土场集群区生态保育、生态管护、生态修复和生态重建等4大修正模式的具体管控措施。本研究归纳了露天煤矿区重建植被动态发展的演替规律,并据此提出加强土地复垦管控的修正模式,可为国家绿色矿山建设提供方法论基础。